【文章內容簡介】 統(tǒng)正常負荷的需要，投入與之相適應的數(shù)量發(fā)電機，變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。這種運行方 式在一年之內的運行時間最長。對更復雜的系統(tǒng)，最大最小運行方式的判斷是比較困難的，有時需要經過多次計算才能確定。對于某特殊運行方式，運行時間很短，對保證保護的選擇性或靈敏度有困難時，且在保護拒動或誤動不會引起大面積停電的情況，可不予考慮。 設計題目給定的運行條件為：變電所 220kV 側由大稻、大城兩條輸電線路與系統(tǒng)環(huán)并運行，并互為備用。低壓側負荷萬興線雙回路并列運行，互為備用。與變電所低壓側電源（西嶺電廠）相連接的大西線雙回路并列運行，互為備用。已知西嶺電廠最大和最小兩種運行方式的阻抗。 考慮變電所所有可能的運 行方式，以確定繼電保護裝置整定計算和靈敏度校驗時所需要的各個短路電流。 運行方式 1：變電所高低壓雙側單母線運行或雙側單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運行，西嶺電廠以最大方式運行，大西雙回線運行（此時變壓器 T1 和 T2 對稱運行，各種參數(shù)相同）。 運行方式 2：變電所高低壓雙側單母線運行或雙側單母線分段且母聯(lián)斷路器閉合運行，西嶺電廠以最小方式運行，大西單回線運行（此時變壓器 T1 和 T2 對稱運行，各種參數(shù)相同）。 運行方式 3：變電所高壓側單母線運行，低壓側單母分段運行且母聯(lián)斷路器斷開運行，西嶺電廠以最大方式運行，大西雙回線運 行。 大理變電所繼電保護設計（論文） 9 運行方式 4：變電所高壓側單母分段且母聯(lián)斷路器斷開運行，低壓側單母線運行或單母分段運行且母聯(lián)斷路器閉合。西嶺電廠以最小方式運行，大西單回路運行。 運行方式 5：變電所高壓側大城線單獨供電， T1(T2)單臺變壓器運行，萬興線單回路供電，西嶺電廠以最小方式運行，大西線單回路供電。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 10 3 繼電保護規(guī)程中對相關保護的配置要求 保護分類 電力系統(tǒng)中的電力設備和線路，應裝設短路故障和異常運行的保護裝置。電力設備和線路短路故障的保護應有主保護和后備保護，必要時可增設輔助保護。 電力系統(tǒng)繼電保護和 安全自動裝置的功能是在合理的電網結構前提下，保證電力系統(tǒng)和電力設備的安全運行。 繼電保護和安全自動裝置應符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。當確定其配置和構成方案時，應綜合考慮以下幾個方面，并結合具體情況，處理好上述四性的關系： ； ； ； ； ； 。 繼電保護和安全自動裝置是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行不可或缺的重要設備。確定電 力網結構、廠站主接線和運行方式時，必須與繼電保護和安全自動裝置的配置統(tǒng)籌考慮，合理安排。 繼電保護和安全自動裝置的配置要滿足電力網結構和廠站主接線的要求，并考慮電力網和廠站運行方式的靈活性。 對導致繼電保護和安全自動裝置不能保證電力系統(tǒng)安全運行的電力網結構形式、廠站主接線形式、變壓器接線方式和運行方式，應限制使用。 在確定繼電保護和安全自動裝置的配置方案時，應優(yōu)先選用具有成熟運行經驗的數(shù)字式裝置。 應根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設計或審定的系統(tǒng)接線圖及要求，進行繼電保護和安全自動裝置的系統(tǒng)設計。在系統(tǒng)設計中，除新 建部分外，還應包括對原有系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置不符合要求部分的改造方案。 為便于運行管理和有利于性能配合，同一電力網或同一廠站內的繼電保護和安全自動裝置的型式，品種不宜過多。 電力系統(tǒng)中，各電力設備和線路的原有繼電保護和安全自動裝置，凡不能滿足技術和運行要求的，應逐步進行改造。 設計安裝的繼電保護和安全自動裝置應與一次系統(tǒng)同步投運。 繼電保護和安全自動裝置的新產品，應按國家規(guī)定的要求和程序進行檢測或鑒定，合格后，方可推廣使用。設計、運行單位應積極創(chuàng)造條件支持新產品的試用。 大理變電所繼電保護設計（論文） 11 主保護 主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。 后備保護 后備保護是主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護。后備保護可分為遠后備和近后備兩種方式。 遠后備是當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護實現(xiàn)后備。 近后備是當主保護拒動時，由該電力設備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護；當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現(xiàn)的后備保護。 輔助保護 輔助保護是為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單 保護。 異常運行保護 異常運行保護是反應被保護電力設備或線路異常運行狀態(tài)的保護。 針對本設計的規(guī)程要求 同時性故障的配置方案 制定保護配置方案時，對兩種故障同時出現(xiàn)的稀有情況可僅保證切除故障。 對經電流互感器接入保護的要求 在各類保護裝置接于電流互感器二次繞組時，應考慮到既要消除保護死區(qū)，同時又要盡可能減輕電流互感器本身故障時所產生的影響。 關于遠后備保護的規(guī)定 當采用遠后備方式時，在短路電流水平低且對電網不致造成影響的情況下（如 變壓器或電抗器后面發(fā)生短路，或電流助增作用很大的相鄰線路上發(fā)生短路等），如果為了滿足相鄰線路保護區(qū)末端短路時的靈敏性要求，將使保護過分復雜或在技術上難以實現(xiàn)時，可以縮小后備保護作用的范圍。必要時，可加設近后備保護。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 （主要針對 110KV 及以下電壓等級保護） 系統(tǒng)振蕩對保護的要求 電力設備或線路的保護裝置，除預先規(guī)定的以外，都不應因系統(tǒng)振蕩引起誤動作。使用于 220kV～ 500kV 電網的線路保護，其振蕩閉鎖應滿足如下要求： （ 1） 系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩，保護裝置不應誤動作跳閘； （ 2） 系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護線路如發(fā)生各種類型的不對稱故障，保護裝置應有選擇性地動作跳閘，縱聯(lián)保護仍應快速動作； （ 3）系統(tǒng)在全相振蕩過程中發(fā)生三相故障，故障線路的保護裝置應可靠動作跳閘，并允許帶短延時。 其他相關規(guī)定 （ 1）有獨立選相跳閘功能的線路保護裝置發(fā)出的跳閘命令，應能直接傳送至相關斷路器的分相跳閘執(zhí)行回路。 （ 2）使用于單相重合閘線路的保護裝置，應具有在單相跳閘后至重合前的兩相運行過程中，健全相再故障時快速動作三相跳閘的保護功能。 （ 3）技術上無特殊要求及無特殊情況 時，保護裝置中的零序電流方向元件應采用自產零序電壓，不應接入電壓互感器的開口三角電壓。 （ 4）保護裝置在電壓互感器二次回路一相、兩相或三相同時斷線、失壓時，應發(fā)告警信號，并閉鎖可能誤動作的保護。 保護裝置在電流互感器二次回路不正?；驍嗑€時，應發(fā)告警信號，除母線保護外，允許跳閘。 （一般采用有條件閉鎖） （ 5）使用于 220kV 及以上電壓的電力設備非電量保護應相對獨立，并具有獨立的跳閘出口回路。 （ 6）繼電器和保護裝置的直流工作電壓，應保證在外部電源為 80%～ 115%額定電壓條件下可靠工作。 （ 7）對 220kV～ 500kV 斷路器三相不一致，應盡量采用斷路器本體的三相不一致保護，而不再另外設置三相不一致保護；如斷路器本身無三相不一致保護，則應為該斷路器配置三相不一致保護。 （ 8）跳閘出口應能自保持，直至斷路器斷開。自保持宜由斷路器的操作回路來實現(xiàn)。 大理變電所繼電保護設計（論文） 13 4 各個保護的配置原則 變壓器的保護原則 變壓器常見故障及其處理方法 對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應按本節(jié)的規(guī)定裝設相應的保護裝置。 （ 1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相短路； （ 2）繞組 的匝間短路； （ 3）外部相間短路引起的過電流； （ 4）中性點直接接地電力網中，外部接地點引起的過電流及中性點過電壓； （ 5）過負荷； （ 6）過勵磁； （ 7）油面降低； （ 8）變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障。 上述第一，二款的保護裝置應瞬時動作于跳閘，第三，四款的保護裝置應帶時限動作于跳閘，第五，六款的保護裝置一般作用于信號。 對變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準規(guī)定，裝設信號裝置。 變壓器各種保護及其裝設條件 變壓器的主要保護有以下幾種 瓦斯保 護 800 千伏安及以下的油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。當殼內故障產生輕微瓦斯或油面降低時應瞬時作用于信號；當產生大量瓦斯時，宜動作于斷開變壓器各電源側的斷路器，如降壓變壓器高壓側無斷路器且未采用第 50條所列的措施時，則可作用于信號。 400千伏安及以下的車間內油浸式變壓器，也應裝瓦斯保護。 對于變壓器引出線，套管及內部的故障，應采用下列保護方式。 縱差動保護 （ 1）用于 6300千伏安及以上并列運行的變壓器； （ 2）用于 10000 千伏安及以上單獨運行的變壓器； （ 3）用于 6300千伏安及以上 的廠用工作變壓器，對廠用備用變壓器可裝設電流速斷保護代替差動保護。 如變壓器的縱差保護對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設零序差動保護?？v聯(lián)差動保護的整定值可小于額定電流。 縱聯(lián)差動保護應符合以下要求： （ 1）應能躲過勵磁涌流和外部短路產生的不平衡電流； 沈陽工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 （ 2）應在變壓器過勵磁時不誤動。 差動保護范圍一般包括變壓器套管以其引出線，但在某種情況下，如母線上進，出線回路較少的發(fā)電廠和變電所，差動保護可利用變壓器套管內部的電流互感器。 電流速斷保護 用于 10000 千伏安以下的變壓器，且其過電流保 護時限大于 秒時。 2020 千伏安及以下的變壓器，如電流速斷保護靈敏性不符合要求，則裝設縱差動保護。 以上各種保護裝置動作后，應斷開變壓器各電源側的斷路器。 對由外部相間短路引起的變壓器過電流，一般采用下列保護方式： 過電流保護 一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故時可能出現(xiàn)的過負荷。 復合電壓（包括負序電壓及線電壓）起動的過電流保護 一般用于升壓變壓器和過電流保護不符合靈敏性要求的降壓變壓器。 負序電流和單相式低壓起動的過電流保護 一般用于大容量 升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器。 上述各種保護裝置的接線宜考慮保護電流互感器與斷路器之間的故障。 過負荷保護 400千伏安及以上變壓器，當臺數(shù)并列運行或單獨運行并作為其他復合的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況下裝設過負荷保護。過負荷保護應接于一相電流上，帶時限作用于信號。 在經常無值班人員的變電所，必要時，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。 零序保護 中性點直接接地電力網中，如變壓器中性點可能接地運行時，對外部接地引起的過電流，應裝設零序保護。 溫度保護 當變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負荷時，變壓器的油溫將升高。變壓器油的溫度越高，油的劣化速度越快，實用年限減少。當油溫達 115120℃時，油開始劣化，而到 140150℃時劣化更明顯，以致不能使用。油溫高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影響壽命。因此《變壓器運行規(guī)程》（ DLT5721995） 規(guī)定：上層油溫要進行監(jiān)視。凡是容量在 1000kVA 及以上的油浸式變壓器均要裝設溫度保護，監(jiān)視上層油溫的情況；對于車間內變電所，凡是容量在 315kVA 及以上的變壓器，通常都要裝設溫度保護；對于少數(shù)用戶變電 所，凡是容量在 800kVA 左右的變壓器，都應裝設溫度保護，但溫度保護只動作于信號。 變壓器后備保護設計原則 （ 1）變壓器后備保護應作為相鄰元件及變壓器本身主保護的后備，但滿足遠后備而使接線大為復雜時，允許縮短對臨線路的后備保護范圍； （ 2）變壓器后備保護對各側母線上的三相短路應具有必要的靈敏系數(shù)； 大理變電所繼電保護設計（論文） 15 （ 3）變壓器后備保護應盡可能獨立，而不由發(fā)電機的后備保護代替； （ 4）變壓器后備保護應能保護電流互感器與斷路器之間的故障。 外部相間短路保護安裝位置 （ 1）雙繞組變壓器，應裝于主電 源側； （ 2）三繞組變壓器及自耦變壓器，一般裝設于主電源側及另一側，主電源側的保護應帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護側的斷路器。當上述方式不符合靈敏度時則可在所有各側均裝設保護裝置。各側保護裝置應根據(jù)選擇性的要求裝設方向元件； （ 3）供電分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側裝設保護外，還應在每個供電支路裝設保護裝置。 （ 4）雙繞組及三繞組變壓器的保護裝置應接于中性點引出線上的電流互感器。 其他原則 變壓器高壓側未裝設斷路器的線路變壓器組，為了使變壓器的差動或瓦斯保護能切除變壓器內部故障 ，可采用下列措施： （ 1）在變壓器高壓側未裝設帶副管及操動機構的高壓熔斷器； （ 2）利用遠方跳閘裝置斷開線路對側斷路器，或采用包括整個線路變壓器的共用縱聯(lián)差動保護； （ 3）在變壓器高壓側裝設接地開關或短路開關，即在中性點直接接地電網中，可裝設單相接地開關，在中性點非直接接地電力網中，可裝設兩相短路開關。 線路的保護原則